路偉亭

(安徽省水利部淮委水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠233000)

節(jié)水灌溉技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)探討

路偉亭

(安徽省水利部淮委水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠233000)

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水資源及能源緊缺是制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展不僅是節(jié)水的需要，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。本文就我國(guó)節(jié)水灌溉技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)作探討。

節(jié)水灌溉;技術(shù);趨勢(shì)

節(jié)水灌溉是指通過采用各種工程節(jié)水技術(shù)措施、資源優(yōu)化調(diào)配技術(shù)、農(nóng)藝及生物節(jié)水技術(shù)和節(jié)水管理技術(shù)措施等，來節(jié)約或減少?gòu)牡乇硭⒌叵滤蚱渌粗幸〉墓喔人?，即用盡可能少的水投入，取得盡可能多的農(nóng)作物產(chǎn)品的一種農(nóng)業(yè)高效用水的灌溉模式。它是技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，是發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、高效農(nóng)業(yè)的重要環(huán)節(jié)。

灌溉通過給農(nóng)田補(bǔ)充水分來滿足作物需水要求，創(chuàng)造作物生長(zhǎng)的良好環(huán)境條件，以獲得較高的產(chǎn)量。從水源到田間，到被作物吸收、形成產(chǎn)量，主要包括水資源調(diào)配、輸配水、田間灌水和作物吸收等四個(gè)環(huán)節(jié)。輸配水主要通過各級(jí)渠道來實(shí)現(xiàn)，對(duì)土質(zhì)渠道而言，一般從水源到田間進(jìn)水口，約有50%的水量會(huì)滲漏損失掉。田間灌水是指灌溉水進(jìn)入田間以后，將分配到一定灌溉面積上，以滿足作物生長(zhǎng)需要。在此過程中，一部分水會(huì)形成深層滲漏損失，一部分水會(huì)通過土壤蒸發(fā)損失，還有一部分水量可能會(huì)從地表流失。如果田間灌水方法不當(dāng)，用水管理粗放，田間水量損失可以占到進(jìn)入田間水量的30%～40%。作物吸收是指作物根系從土壤層中吸取水分供其生長(zhǎng)并最后形成作物產(chǎn)量的過程。如果灌水過多，棵間蒸發(fā)量大，作物騰發(fā)量過多，也會(huì)造成水量損失。

1 我國(guó)節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

節(jié)水灌溉技術(shù)包括節(jié)水灌溉工程技術(shù)、節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)和節(jié)水管理技術(shù)。節(jié)水灌溉工程技術(shù)主要有渠道防滲工程技術(shù)、管道輸水灌溉工程技術(shù)、地面灌水技術(shù)和噴、微灌工程技術(shù)等。

1.1 渠道防滲技術(shù)

渠道是渠灌區(qū)輸水通道，其主要作用在于把灌溉水從水源處安全、快速、高效的輸送到需要的田間地頭。渠道防滲是減少灌溉水損失的重要措施之一，是提高渠系水利用率的主要措施。我國(guó)各類灌區(qū)渠道總長(zhǎng)度達(dá)數(shù)百萬公里，大多數(shù)位為土渠，水的滲漏損失很大。渠道防滲技術(shù)是目前我國(guó)應(yīng)用推廣面積較大的一項(xiàng)技術(shù)，防滲效果在很大程度上取決于襯砌材料，目前各國(guó)普遍采用的材料為剛性材料、土料和膜料三類，其中剛性材料(尤其是混凝土)占主導(dǎo)地位。目前，我國(guó)已建渠道防滲工程占渠道總長(zhǎng)不足25%，遠(yuǎn)低于其他發(fā)達(dá)國(guó)家(如美國(guó)的混凝土渠道占全部渠道的52%，羅馬尼亞占70%～80%，意大利幾乎全部為混凝土渠道，日本輸水干渠一般采用預(yù)制混凝土襯砌)。

1.2 管道輸水灌溉工程技術(shù)

管道輸水效率高、節(jié)約能源、占地少、易于管理，管道輸水工程投資相對(duì)較低，以管代渠，可使渠系水利用系數(shù)提高到0.92～0.95，可使單位面積毛灌水定額減少30%左右，節(jié)約能耗25%以上。輸水管道埋于地下，便于機(jī)耕和養(yǎng)護(hù)，耕作破壞和人為破壞少，加之管道輸水速度明顯高于土渠，灌溉速度大大提高，可顯著提高灌水效率，因而省工、省時(shí)、省地、管理方便。

1.3 地面灌溉技術(shù)

地面灌水技術(shù)是我國(guó)目前應(yīng)用面積最廣的一種灌水技術(shù)，也是世界上采用較多的一種灌水方式。地面灌溉因其滲漏費(fèi)水、灌水不均勻等特點(diǎn)，一度被認(rèn)為是沒有發(fā)展前途、落后的灌水技術(shù)。近年來，國(guó)內(nèi)外大量的試驗(yàn)與示范結(jié)果表明，改進(jìn)的地面灌水方法如能合理應(yīng)用，其田間水的有效利用系數(shù)可達(dá)0.9以上。目前國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用了優(yōu)化的畦灌技術(shù)、節(jié)水型溝灌技術(shù)、地膜覆蓋灌水技術(shù)等。地面灌溉技術(shù)因其投資少、易于操作和管理等優(yōu)點(diǎn)，非常適合我國(guó)的實(shí)際情況，應(yīng)得到合理的推廣應(yīng)用。

1.4 噴灌工程技術(shù)

噴灌是當(dāng)今先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)之一，由于其便于機(jī)械化、自動(dòng)化控制實(shí)施灌溉過程，在全世界得到了迅速的發(fā)展。噴灌技術(shù)的發(fā)展有其局限性，如受風(fēng)的影響大、能耗大、一次性投資高、管理技術(shù)要求高等。因此，噴灌技術(shù)的發(fā)展一定要和經(jīng)濟(jì)效益掛鉤。對(duì)于附加值較高的經(jīng)濟(jì)作物，可以提倡發(fā)展噴灌。

1.5 微灌工程技術(shù)

微灌工程技術(shù)是一種先進(jìn)的節(jié)水灌溉工程技術(shù)，它具有節(jié)水省能、灌水均勻、水肥同步、適應(yīng)性強(qiáng)及操作方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于山區(qū)、丘陵、平原等各種地形條件。微灌系統(tǒng)不需要平整土地和開溝打畦，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制灌水，大大減小了灌水的勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)量。微灌的不利因素在于系統(tǒng)建設(shè)的一次性投資大、灌水器易于堵塞等。因此，要因地、因作物、因區(qū)域經(jīng)濟(jì)而定，同時(shí)又要考慮微灌本身屬于局部灌溉的特點(diǎn)。

2 節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

2.1 噴灌技術(shù)

噴灌技術(shù)為大田農(nóng)作物機(jī)械化節(jié)水灌溉的主要技術(shù)，其研究方向是進(jìn)一步節(jié)能及綜合利用。不同噴灌機(jī)型有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，要因地制宜綜合考慮。

2.2 地面灌溉技術(shù)

地面灌溉是當(dāng)今世界占主導(dǎo)地位的灌水技術(shù)。隨著高效田間灌水技術(shù)的成熟，輸配水有低壓管道化方向發(fā)展的趨勢(shì)。

2.3 地下灌溉技術(shù)

地下灌溉是公認(rèn)的一種最有發(fā)展前景的高效節(jié)水灌溉技術(shù)。但目前仍存在一些問題，應(yīng)用推廣速度較慢，隨著關(guān)鍵技術(shù)的解決，今后將會(huì)得到一定的發(fā)展。

2.4 農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉技術(shù)

農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉技術(shù)管理水平越來越高。應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)資源數(shù)據(jù)庫(kù)、模擬模型等技術(shù)的集成，達(dá)到精確灌水。

2.5 節(jié)水綜合技術(shù)

節(jié)水綜合技術(shù)的開發(fā)利用，是提高水分利用率和水分利用效率的重要途徑，是今后節(jié)水灌溉發(fā)展的方向。

3 節(jié)水灌溉技術(shù)要點(diǎn)

3.1 灌區(qū)分析評(píng)價(jià)技術(shù)

灌區(qū)分析評(píng)價(jià)技術(shù)對(duì)現(xiàn)狀灌排設(shè)施進(jìn)行調(diào)查，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找準(zhǔn)問題;根據(jù)水資源條件、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)等變化趨勢(shì)，提出灌區(qū)節(jié)水改造的目標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)方案、技術(shù)路線、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、管理體制等等。灌區(qū)分析評(píng)價(jià)是灌區(qū)節(jié)水改造規(guī)劃工作的基礎(chǔ)，也是一項(xiàng)重要的前期性研究工作。

3.2 應(yīng)用3s技術(shù)的精細(xì)灌溉技術(shù)

運(yùn)用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)，遙感技術(shù)(RS)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取農(nóng)用小區(qū)作物生長(zhǎng)實(shí)際需求的信息，通過信息處理與分析，按需給作物進(jìn)行施水的技術(shù)，可以最大限度提高水資源的利用率和土地的產(chǎn)業(yè)率。

3.3 作物調(diào)控灌溉技術(shù)

與生物技術(shù)相結(jié)合的作物調(diào)控灌溉技術(shù)從作物生理角度出發(fā)，在一定時(shí)期主動(dòng)施加一定程度有益的虧水度，使作物經(jīng)歷有益的虧水鍛煉，改善品質(zhì)，控制上部旺長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)矮化密植，達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的目的。

3.4 智能化節(jié)水灌溉裝備技術(shù)

智能化節(jié)水灌溉裝備技術(shù)把生物學(xué)、微電子、自動(dòng)控制、人工智能、信息科學(xué)等高新技術(shù)集成節(jié)水灌溉機(jī)械與設(shè)備，適時(shí)地檢測(cè)土壤和作物的水分，按照作物不同的需水要求來實(shí)施變量施水，達(dá)到最優(yōu)的節(jié)水增產(chǎn)效果。

3.5 變頻調(diào)速技術(shù)

變頻調(diào)速技術(shù)引進(jìn)變頻恒壓節(jié)水灌溉自動(dòng)控制裝置，使一條供水管網(wǎng)能夠在不同時(shí)間段提供兩種工作壓力，既滿足了微噴灌和滴灌的要求，又使灌溉管理大大簡(jiǎn)化。變頻恒壓節(jié)水灌溉自控裝置與灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，形成目前我國(guó)較高標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)水灌溉自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)，控制滴灌面積大大增加。

3.6 信息技術(shù)

信息技術(shù)不同于傳統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)，它除采集數(shù)據(jù)和執(zhí)行指令外，更強(qiáng)調(diào)信息的共享性。因此用于灌區(qū)節(jié)水改造的信息技術(shù)將涉及信息網(wǎng)絡(luò)、信息決策、信息倉(cāng)庫(kù)、信息平臺(tái)、信息服務(wù)等廣泛的領(lǐng)域，信息技術(shù)只有更直接地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)服務(wù)，才能發(fā)揮提升傳統(tǒng)灌排工程系統(tǒng)的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，灌溉農(nóng)業(yè)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有十分重要的作用，面對(duì)我國(guó)嚴(yán)峻的水資源短缺、工程設(shè)施老化和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化等多方面的挑戰(zhàn)，在制定農(nóng)業(yè)節(jié)水規(guī)劃時(shí)，既要重視節(jié)約灌溉用水量，又要重視節(jié)約水資源量，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀缓徒?jīng)濟(jì)條件，兩者結(jié)合起來，提高灌溉水的生產(chǎn)率，以達(dá)到水資源量的綜合利用。

［1］崔毅.農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例.2005.

［2］高傳昌，吳平.灌溉工程節(jié)水理論與技術(shù).2005.

［3］李代鑫，劉潤(rùn)堂.節(jié)水灌溉工程實(shí)用手冊(cè).2005.

S275

B

1004－1184(2013)06－0119－02

2013－08－20

路偉亭(1977－)，男，河南長(zhǎng)葛人，工程師，主要從事農(nóng)田水利和勘查設(shè)計(jì)工作。